CN104383584A

CN104383584A - 一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104383584A
Application number: CN201410675529.3A
Authority: CN
Inventors: 吴亚东; 黄玉东; 贺金梅; 王芳
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: CN104383584B

Abstract

一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料及其制备方法，它涉及一种止血材料及其制备方法。本发明的目的是要解决现有止血材料存在价格昂贵，止血速度慢，不能使用于大出血的情况的问题。一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料是由氧化还原石墨烯和氧化再生纤维素的长丝织物制备的，所述的氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为(0.05～10):100。方法：一、制备石墨烯溶液；二、超声、冷冻干燥，得到一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料。本发明制备的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料进行止血，止血时间降低了6％～15％。本发明可获得一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料。

Description

一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种止血材料及其制备方法。

背景技术

在日常生活中不可避免的会发生各种事故，在进行急救治疗以及手术过程中，都可能因大出血导致医疗事故甚至死亡。因此，病患者局部有效的快速止血则至关重要，有效控制出血并降低出血时间成为降低患者死亡率的重要措施。临床常用的止血材料如止血纱布、止血纤维、止血绷带在使用中都有局限性，如止血时间较长，易与伤口粘连而不易换药，对伤口的感染和化脓无能为力。快速止血和功能性止血将是未来止血药物发展的方向。

常用的可吸收止血材料有纤维蛋白胶、明胶海绵、氧化纤维素、微纤维胶原、壳聚糖以及藻酸钙纤维等。它们的作用机理和使用方法不尽相同，止血效果也有差别。但是，目前临床上被广泛使用的止血纱布是由美国强生(Johnson&Johnson)公司生产的SURGICEL系列可吸收止血产品——SURGICEL^TM、SURGICEL^TM Nu-Knit、SURGICEL^TM Fibrillar，在国内又称“速即纱”，以上产品的成分均为氧化再生纤维素，主要的区别体现于外在表现形式，现今SURGICEL系列产品已经在国际市场上占有了极其重要的地位，且受到了医学领域专家的一致好评。同时，国内有几家公司也生产出了类似的止血纱布，但是由于材料性能远不如速即纱，所以临床上主要采用昂贵的进口止血材料。

氧化再生纤维素为纤维素的衍生物，有良好的止血性能、生物可降解性能且无毒，目前已被用于多种行业，包括在医疗领域中，一般采用氮氧化物作为氧化剂，将纤维素单元中C-6位上的羟基氧化为羧基制得氧化再生纤维素。其作为止血材料使用时，羧基含量应为16～24％，以保证其止血效果。氧化再生纤维素止血机制如下：氧化再生纤维素接触血液后可以吸附大量的血红细胞，然后氧化再生纤维素结构中的酸性羧基会导致溶血，即血红细胞溶解、破裂，并释放出血红蛋白。同时，由于血红蛋白中含有三价铁离子，氧化再生纤维素可以与Fe³⁺结合形成棕色胶块，封闭、堵塞毛细血管末端而止血。由此可见，氧化再生纤维素的止血过程即为一系列的生物化学工程，而且材料结构中的羧基数量有限，因此导致氧化再生纤维素材料的止血速度相对较慢，致使该类材料无法适用于动脉等部位的大出血情况。

氧化再生纤维素作为止血材料的改性研究一直在不断努力进行中。Doub等人公开了采用碳酸氢钠或乙酸钙的水溶液对氧化再生纤维素进行中和的方法，并且用凝血酶浸渍碳酸氢钠中和的氧化再生纤维素，然后对浸渍后的织物进行冻结处理并在此状态下干燥，制得了一种高效的氧化纤维素类外科手术止血材料。美国专利中Saferstein等人叙述了使用弱酸盐的醇水溶液，如乙酸钠，将氧化再生纤维素中和至pH值介于5～8之间，这种方法不但使氧化再生纤维素可以室温稳定储存，而且可以负载上类似凝血酶的酸敏感物质，进而提高氧化再生纤维素材料的止血性能。同时他们还发现，Doub等人采用碳酸氢钠中和的方法会导致氧化再生纤维素织物部分胶化、变形，并且致使最终中和的氧化再生纤维织物的拉伸强度太低而无法应用到实际的止血过程中。而Doub等人在专利中提到的乙酸钙中和的氧化再生纤维素虽然保证了织物的原有形态，但由于中和后材料钙含量过高，在使用过程中会对接触处的哺乳动物皮肤和其他体细胞产生刺激性，并在使用位置形成大的发白的肉芽肿块，妨碍材料的生物吸收。上述方法利用改性可以提高氧化再生纤维素的止血性能，但其生物可吸收性大幅降低。

虽然以上研究成果都对氧化再生纤维素的相关研究具有很大的意义，同时也使材料的止血性能得到了一定程度的提升，但是提升程度一般较小，即改善效果较差；而且，以往研究中的改善方法还会对氧化再生纤维素止血材料的机械强度和生物可吸收性能造成负面影响，相对于小幅度提升的止血性能而言，改性效果是得不偿失的。

发明内容

本发明的目的是要解决现有止血材料存在价格昂贵，止血速度慢，不能使用于大出血的情况的问题，而提供一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料及其制备方法。

一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料是由氧化还原石墨烯和氧化再生纤维素的长丝织物制备的；所述的氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为(0.05～10):100。

一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：

一、制备石墨烯溶液：将氧化还原石墨烯加入到溶剂中，然后在超声功率为160W～400W的条件下超声处理10min～60min，得到石墨烯溶液；

步骤一中所述的氧化还原石墨烯的质量与溶剂的体积比为(0.1mg～2mg):1mL；

二、超声、冷冻干燥：将氧化再生纤维素的长丝织物浸入到石墨烯溶液中，在超声功率为200W～400W的条件下超声处理10min～60min，然后再使用振荡器振荡处理1h～24h，再将氧化再生纤维素的长丝织物从石墨烯的溶液中取出，得到浸渍后的氧化再生纤维素的长丝织物；将浸渍后的氧化再生纤维素的长丝织物在温度为-70～-20℃下真空冷冻干燥8h～96h，得到石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料；

步骤二中所述的氧化再生纤维素的长丝织物的质量与石墨烯溶液的体积比为(0.005g～0.04g):1mL；

步骤二中所述的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料中氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为(0.05～10):100。

本发明的优点：

一、本发明制备的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料是在氧化再生纤维素的长丝织物的表面直接吸附纳米石墨烯，既提高了材料的止血性能，同时又不不会损伤材料的机械强度和生物可吸收性能；

二、使用本发明制备的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料进行止血，止血时间降低了6％～15％。

本发明可获得一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料是由氧化还原石墨烯和氧化再生纤维素的长丝织物制备的；所述的氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为(0.05～10):100。

本实施方式的优点：

一、本实施方式制备的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料是在氧化再生纤维素的长丝织物的表面直接吸附纳米石墨烯，既提高了材料的止血性能，同时又不不会损伤材料的机械强度和生物可吸收性能；

二、使用本实施方式制备的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料进行止血，止血时间降低了6％～15％。

本实施方式可获得一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：氧化再生纤维素的长丝织物中羧基含量为16％～24％。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式是一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：

步骤一中所述的氧化还原石墨烯是以Hummers法对石墨烯进行氧化处理，然后经洗涤、干燥得到氧化产物；然后再利用水合肼对氧化产物进行还原处理，经过洗涤、干燥之后得到的氧化还原石墨烯。

本实施方式的优点：

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三的不同点是：步骤一中所述的溶剂为水、无水乙醇或质量分数为20％～80％的乙醇溶液。其他与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四的不同点是：步骤一中将氧化还原石墨烯加入到溶剂中，然后在超声功率为160W～400W的条件下超声处理10min～30min，得到石墨烯溶液。其他与具体实施方式三或四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五的不同点是：步骤一中将氧化还原石墨烯加入到溶剂中，然后在超声功率为200W～400W的条件下超声处理30min～60min，得到石墨烯溶液。其他与具体实施方式三至五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式三至六的不同点是：步骤一中所述的氧化还原石墨烯的质量与溶剂的体积比为(0.1mg～1mg):1mL。其他与具体实施方式三至六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式三至七的不同点是：步骤二中所述的氧化再生纤维素的长丝织物的质量与石墨烯溶液的体积比为(0.005g～0.02g):1mL。其他与具体实施方式三至七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式三至八的不同点是：步骤二中所述的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料中氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为(0.05～2):100。其他与具体实施方式三至八相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式三至九的不同点是：步骤二中所述的氧化再生纤维素的长丝织物中羧基含量为16％～24％。其他与具体实施方式三至九相同。

采用以下试验验证本发明的有益效果：

试验一：一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：

一、制备石墨烯溶液：将20mg氧化还原石墨烯加入到150mL水中，然后在超声功率为320W的条件下超声处理30min，得到石墨烯溶液；

二、超声、冷冻干燥：将2.5g氧化再生纤维素的长丝织物浸入到步骤一中得到的石墨烯溶液中，在超声功率为400W的条件下超声处理15min，然后再使用振荡器振荡处理4h，再将氧化再生纤维素的长丝织物从石墨烯的溶液中取出，得到浸渍后的氧化再生纤维素的长丝织物；将浸渍后的氧化再生纤维素的长丝织物在温度为-50℃下真空冷冻干燥72h，得到石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料；

步骤二中所述的氧化再生纤维素的长丝织物中羧基含量为17.36％；

步骤二中所述的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料中氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为0.28:100。

止血时间测定：按40mg/kg剂量静脉缓慢注射戊巴比妥钠溶液麻醉动物后，将其中央耳动脉区域备皮、消毒，沿耳动脉方向切开皮肤，钝性分离出耳动脉、静脉和神经，再用手术刀横向切断动脉，待血液涌出后立即用1层测试材料或对照样贴敷于伤口表面并使用推拉力计施加3N的压力，每隔10s观察止血情况，直至最终完全止血后记录止血时间。测试结果如下：使用羧基含量17.36％的氧化再生纤维素的长丝织物的止血时间为130s，使用试验一得到的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的止血时间为122s，止血时间降低了6.2％。

试验二：一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：

一、制备石墨烯溶液：将100mg氧化还原石墨烯加入到150mL无水乙醇中，然后在超声功率为400W的条件下超声处理45min，得到石墨烯溶液；

二、超声、冷冻干燥：将2.5g氧化再生纤维素的长丝织物浸入到步骤一中得到的石墨烯溶液中，在超声功率为400W的条件下超声处理30min，然后再使用振荡器振荡处理24h，再将氧化再生纤维素的长丝织物从石墨烯的溶液中取出，得到浸渍后的氧化再生纤维素的长丝织物；将浸渍后的氧化再生纤维素的长丝织物在温度为-50℃下真空冷冻干燥24h，得到石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料；

步骤二中所述的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料中氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为1.36:100。

止血时间测定：按40mg/kg剂量静脉缓慢注射戊巴比妥钠溶液麻醉动物后，将其中央耳动脉区域备皮、消毒，沿耳动脉方向切开皮肤，钝性分离出耳动脉、静脉和神经，再用手术刀横向切断动脉，待血液涌出后立即用1层测试材料或对照样贴敷于伤口表面并使用推拉力计施加3N的压力，每隔10s观察止血情况，直至最终完全止血后记录止血时间。测试结果如下：羧基含量为17.36％氧化再生纤维素的长丝织物的止血时间为130s，使用试验二得到的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的止血时间为117s，止血时间降低了10％。

Claims

1.一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料，其特征在于一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料是由氧化还原石墨烯和氧化再生纤维素的长丝织物制备的；所述的氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为(0.05～10):100。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料，其特征在于氧化再生纤维素的长丝织物中羧基含量为16％～24％。

3.一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法具体是按以下步骤完成的：

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的溶剂为水、无水乙醇或质量分数为20％～80％的乙醇溶液。

5.根据权利要求3所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于步骤一中将氧化还原石墨烯加入到溶剂中，然后在超声功率为160W～400W的条件下超声处理10min～30min，得到石墨烯溶液。

6.根据权利要求3所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于步骤一中将氧化还原石墨烯加入到溶剂中，然后在超声功率为200W～400W的条件下超声处理30min～60min，得到石墨烯溶液。

7.根据权利要求3所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的氧化还原石墨烯的质量与溶剂的体积比为(0.1mg～1mg):1mL。

8.根据权利要求3所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的氧化再生纤维素的长丝织物的质量与石墨烯溶液的体积比为(0.005g～0.02g):1mL。

9.根据权利要求3所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料中氧化还原石墨烯与氧化再生纤维素的长丝织物的质量比为(0.05～2):100。

10.根据权利要求3所述的一种石墨烯/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的氧化再生纤维素的长丝织物中羧基含量为16％～24％。